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Can通信流程

news 来源：原创 2025/8/4 4:05:03

下面给出一个更详细的 CAN 发送报文的程序流程说明，结合 HAL 库的使用及代码示例，帮助你了解每一步的具体操作和内部原理。

一、系统与外设初始化

1.1 HAL 库初始化

在 main() 函数开头，首先调用 HAL 库初始化函数：

HAL_Init();
  • 作用：重置外设、初始化系统定时器，并设置 NVIC 分组等。
  • 细节：这一步保证后续调用 HAL 库函数时，各个全局变量和中断配置已就绪。

1.2 系统时钟配置

调用时钟配置函数（通常由 CubeMX生成）：

SystemClock_Config();
  • 作用：设置系统时钟源、PLL 频率、各总线的分频系数。
  • 细节：CAN 模块依赖于时钟，必须保证 CAN 所在总线的时钟已使能。

1.3 GPIO 初始化

调用初始化 GPIO 的函数（通常在 gpio.c 中定义，如 MX_GPIO_Init()）：

MX_GPIO_Init();
  • 作用：初始化所有用到的 GPIO，包括 CAN_TX 和 CAN_RX 所对应的引脚。
  • 细节：这些引脚需要配置为“复用功能”（Alternate Function），并设置对应的 AF 映射（如 GPIO_AF9_CAN1），以便与 CAN 外设关联。

1.4 CAN 外设低级硬件初始化

通过 HAL 库的 MSP 回调函数进行：

  • 在 HAL_CAN_MspInit() 中，使能 CAN 所在外设的时钟、配置相关 GPIO、设置 NVIC 中断优先级等。
  • 例如： 
    void HAL_CAN_MspInit(CAN_HandleTypeDef* hcan)
{if(hcan->Instance==CAN1){__HAL_RCC_CAN1_CLK_ENABLE();__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};// 配置 CAN_TX、CAN_RX 所对应的引脚（假设为 PA11、PA12）GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_11 | GPIO_PIN_12;GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF9_CAN1;HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);// 配置 NVIC 中断（可选，根据需要启用接收/错误中断）HAL_NVIC_SetPriority(CAN1_RX0_IRQn, 0, 0);HAL_NVIC_EnableIRQ(CAN1_RX0_IRQn);}
}
  • 作用：为后续 CAN 模块初始化提供硬件资源支持。

二、CAN 外设初始化及滤波器配置

2.1 配置 CAN_HandleTypeDef 并调用 HAL_CAN_Init()

在 main() 或专用初始化函数中：

CAN_HandleTypeDef hcan1;hcan1.Instance = CAN1;
hcan1.Init.Prescaler = 16;             // 根据时钟计算波特率
hcan1.Init.Mode = CAN_MODE_NORMAL;      // 工作模式（正常/回环等）
hcan1.Init.SyncJumpWidth = CAN_SJW_1TQ;
hcan1.Init.TimeSeg1 = CAN_BS1_1TQ;
hcan1.Init.TimeSeg2 = CAN_BS2_1TQ;
hcan1.Init.TimeTriggeredMode = DISABLE;
hcan1.Init.AutoBusOff = DISABLE;
hcan1.Init.AutoWakeUp = DISABLE;
hcan1.Init.AutoRetransmission = ENABLE;
hcan1.Init.ReceiveFifoLocked = DISABLE;
hcan1.Init.TransmitFifoPriority = DISABLE;if (HAL_CAN_Init(&hcan1) != HAL_OK)
{// 初始化失败处理Error_Handler();
}
  • 作用：通过调用 HAL_CAN_Init()，配置 CAN 控制器的各种参数。
  • 细节：调用过程中会自动调用 HAL_CAN_MspInit() 完成低级资源初始化。

2.2 配置 CAN 滤波器

CAN 的滤波器决定了哪些报文会被 CAN 模块接收。调用 HAL 提供的函数或用户封装的函数来配置滤波器。

CAN_FilterTypeDef canFilterConfig;
canFilterConfig.FilterActivation = ENABLE;
canFilterConfig.FilterBank = 0;                      // 滤波器编号（根据硬件数量选择）
canFilterConfig.FilterFIFOAssignment = CAN_FILTER_FIFO0;
canFilterConfig.FilterIdHigh = 0x0000;                 // 根据需求设置过滤的 ID（高位）
canFilterConfig.FilterIdLow = 0x0000;                  // （低位）
canFilterConfig.FilterMaskIdHigh = 0x0000;             // 掩码，高位（0表示不过滤，即接收所有）
canFilterConfig.FilterMaskIdLow = 0x0000;              // 掩码，低位
canFilterConfig.FilterMode = CAN_FILTERMODE_IDMASK;
canFilterConfig.FilterScale = CAN_FILTERSCALE_32BIT;if (HAL_CAN_ConfigFilter(&hcan1, &canFilterConfig) != HAL_OK)
{// 滤波器配置失败处理Error_Handler();
}
  • 作用：指定 CAN 模块只接收符合条件的报文。
  • 细节：滤波器必须在 CAN 启动之前配置完成。通常在 HAL_CAN_Init() 之后，HAL_CAN_Start() 之前完成滤波器配置。

2.3 启动 CAN 模块

调用启动函数：

if (HAL_CAN_Start(&hcan1) != HAL_OK)
{// 启动失败处理Error_Handler();
}
  • 作用：使 CAN 模块从初始化状态进入正常工作状态，此时发送和接收功能均可使用。
  • 细节：启动后，可以使能中断，开始接收和发送数据。

三、构造和发送 CAN 报文

3.1 构造发送数据结构

通常使用 HAL 库提供的 CAN_TxHeaderTypeDef 结构体，同时准备数据数组。例如：

CAN_TxHeaderTypeDef TxHeader;
uint8_t TxData[8] = {0x11, 0x22, 0x33, 0x44, 0x55, 0x66, 0x77, 0x88};TxHeader.StdId = 0x123;           // 标准标识符
TxHeader.ExtId = 0x01;            // 如果使用扩展 ID，此项有效
TxHeader.RTR = CAN_RTR_DATA;      // 数据帧（非远程帧）
TxHeader.IDE = CAN_ID_STD;        // 标准帧
TxHeader.DLC = 8;                 // 数据长度：8 字节
TxHeader.TransmitGlobalTime = DISABLE;
  • 作用：设置报文的 ID、数据长度、数据帧类型等。
  • 细节：字段设置应根据应用协议要求，确保接收端能正确解析数据。

3.2 将报文写入发送邮箱并启动发送

调用 HAL 库的发送函数：

uint32_t TxMailbox;
if (HAL_CAN_AddTxMessage(&hcan1, &TxHeader, TxData, &TxMailbox) != HAL_OK)
{// 发送失败处理，例如邮箱未空或总线错误Error_Handler();
}
  • 作用：将构造好的报文放入 CAN 控制器的发送邮箱，由硬件完成后续发送过程。
  • 细节：
    • TxMailbox 用于返回所使用的发送邮箱编号（CAN 发送邮箱通常有 3 个）。
    • 如果返回错误，则需要根据错误码进行重发或错误处理。

3.3 发送过程监控与确认

  • 轮询检查：可以通过轮询 HAL_CAN_GetTxMailboxesFreeLevel(&hcan1) 来判断是否还有空邮箱。
  • 中断回调：也可以使用 HAL 提供的回调函数，例如 HAL_CAN_TxMailbox0CompleteCallback()（如果启用了对应中断），来确认某个邮箱完成发送。
  • 错误处理：在发送过程中，如果检测到错误（例如仲裁失败、总线错误等），需要调用错误回调 HAL_CAN_ErrorCallback() 进行处理。

四、CAN 接收（补充说明）

虽然主要讨论发送流程，但在实际应用中，发送报文后 CAN 控制器也可能接收到响应数据。一般流程如下：

  1. 中断处理
    • 当 CAN 模块检测到有报文到达 FIFO0 时，HAL 库会调用回调函数： 
      void HAL_CAN_RxFifo0MsgPendingCallback(CAN_HandleTypeDef *hcan)
{CAN_RxHeaderTypeDef RxHeader;uint8_t RxData[8];if(HAL_CAN_GetRxMessage(hcan, CAN_RX_FIFO0, &RxHeader, RxData) == HAL_OK){// 对接收到的数据进行处理}
}
  2. 数据处理
    • 在回调函数中，读取报文内容，根据 ID 和数据内容进行相应的业务处理。

五、总结整个流程

  1. 初始化阶段

    • HAL 初始化、系统时钟、GPIO 配置、CAN MSP 初始化（使能时钟、GPIO、NVIC 等）。

  2. CAN 模块初始化

    • 配置 CAN 参数（波特率、模式等），调用 HAL_CAN_Init()。
    • 配置滤波器（决定哪些报文被接收），调用 HAL_CAN_ConfigFilter()。
    • 启动 CAN 模块，调用 HAL_CAN_Start()。

  3. 发送阶段

    • 构造发送报文（填写 CAN_TxHeaderTypeDef、数据数组）。
    • 将报文写入发送邮箱，调用 HAL_CAN_AddTxMessage()。
    • 监控发送过程，处理发送成功或错误。

这种详细流程确保在发送报文前，所有硬件和软件配置都已完成，并且在发送过程中对可能出现的错误提供了检查和处理机制。通过这种模块化设计，整个 CAN 通信过程清晰而可靠，便于后续的调试和维护。

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编程日记 2025/7/23 20:05:53

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博主介绍&#xff1a;✌全网粉丝22W&#xff0c;CSDN博客专家、Java领域优质创作者&#xff0c;掘金/华为云/阿里云/InfoQ等平台优质作者、专注于Java技术领域✌ 技术范围&#xff1a;SpringBoot、SpringCloud、Vue、SSM、HTML、Nodejs、Python、MySQL、PostgreSQL、大数据、物…...

编程日记 2025/7/31 7:40:51

MySQL 事务（Transaction）详解

MySQL 事务&#xff08;Transaction&#xff09;详解 1. 什么是事务&#xff1f; 事务&#xff08;Transaction&#xff09;是一组要么全部执行&#xff0c;要么全部回滚的 SQL 语句&#xff0c;用于保证数据一致性。事务一般用于银行转账、订单支付等操作&#xff0c;确保多个…...

编程日记 2025/7/27 4:45:00

Redis 知识点梳理

第一章 NoSQL数据库发展历史简介 1、 Web的历史发展历程 web1.0时代简介 web 1.0是以编辑为特征&#xff0c;网站提供给用户的内容是网站编辑进行编辑处理后提供的&#xff0c;用户阅读网站提供的内容这个过程是网站到用户的单向行为web1.0时代的代表站点为新浪&#xff0c;…...

编程日记 2025/7/31 20:07:49

github上传操作简单说明

前期准备 0.下载git&#xff08;如果已经有了就不用了&#xff09; 1.在GitHub上新建一个存储库 2.先在本地创建一个目录作为本地库目录&#xff0c;在目录里打开git bash进行上传 上传过程 echo "# Garbled_repair" >> README.md 作用&#xff1a;创建一个…...

编程日记 2025/8/2 16:17:10

在 ASP .NET Core 9.0 中使用 Scalar 创建漂亮的 API 文档

示例代码&#xff1a;https://download.csdn.net/download/hefeng_aspnet/90407900 Scalar 是一款可帮助我们为 API 创建精美文档的工具。与感觉有些过时的默认 Swagger 文档不同&#xff0c;Scalar 为 API 文档提供了全新而现代的 UI。其简洁的设计让开发人员可以轻松找到测试…...

编程日记 2025/7/25 12:15:32

针对 pdf.mjs 文件因 MIME 类型错误导致的 Failed to load module script 问题解决方案

Failed to load module script: Expected a JavaScript module script but the server responded with a MIME type of “application/octet-stream”. Strict MIME type checking is enforced for module scripts per HTML spec. pdf.mjs 这种问题该如何处理 nginx 针对 pdf.…...

编程日记 2025/7/28 1:20:58

Flink介绍与安装

Apache Flink是一个在有界数据流和无界数据流上进行有状态计算分布式处理引擎和框架。Flink 设计旨在所有常见的集群环境中运行&#xff0c;以任意规模和内存级速度执行计算。 一、主要特点和功能 1. 实时流处理: 低延迟: Flink 能够以亚秒级的延迟处理数据流&#xff0c;非常…...

编程日记 2025/7/24 20:03:57